中国神经再生研究(英文版) ›› 2022, Vol. 17 ›› Issue (3): 557-558.doi: 10.4103/1673-5374.320984
未来针对帕金森病的适应性深部脑刺激：新型生物标志物-窄带伽马振荡
Toward future adaptive deep brain stimulation for Parkinson’s disease: the novel biomarker — narrowband gamma oscillation
Hao Ding, Sergiu Groppa, Muthuraman Muthuraman*
- Movement Disorders and Neurostimulation, Biomedical Statistics and Multimodal Signal Processing, Department of Neurology, Johannes Gutenberg University, Mainz, Germany
摘要： Neural Regen Res：丘脑底核脑深部电刺激对基底节皮层运动网络β和窄带伽马振荡的调节作用
β频率（13-35 Hz）的神经振荡是跨皮质-基底神经节网络发现的神经元同步的节律性表现。在健康人中，大脑皮层β振荡活动被发现是一个被运动调节的标志。在帕金森病患者中，β振荡的减少在两个主要感觉运动区表现出不对称性，左半球的减少明显高于右半球。重要的是要将宽带伽玛射线与微调伽玛射线区分开来，后者是窄带60-90 Hz之间的神经元节律，可能在帕金森病治疗引起的不良反应中发挥作用。脑深部刺激期间出现运动障碍时，窄带伽玛射线内的振荡夹带，这为刺激诱发运动障碍提供了一个潜在的解释。这种关联显示了其区分运动障碍存在的潜力，得到了基于logistic回归的分类器的支持，以皮质伽玛能量和运动皮质与丘脑底核之间的相位一致性作为预测因子。因此，皮质和皮质下调节剂之间的窄带伽玛振荡可能是适应性脑深部刺激新的生物标志物。最新研究通过波束形成方法重建大脑活动，并将激活的组织体积作为参考区域，显示多个皮质区域之间的源功率和交叉频率耦合，包括M1、运动前皮质、辅助运动区，休息期间丘脑底核中临床有效脑深部刺激频率的后顶叶皮质。临床上有效的脑深部刺激与M1、运动前皮质、辅助运动区、和丘脑底核的β功率显著降低和γ功率同时升高呈负相关。这意味着，虽然没有刺激，γ和β振荡可能独立作用，脑深部刺激可能会在两个振荡之间产生负关联，从而维持这些支持动态处理的大脑活动之间的平衡。有趣的是，β功率降低仅出现在丘脑底核中，同时以低（110和140 Hz）或高频（150和180 Hz）刺激大脑部位，这表明运动症状缓解取决于网络范围的影响，而不是仅仅降低丘脑底核β功率。
来自德国约翰内斯古腾堡大学的Muthuraman Muthuraman团队认为，皮质区域与激活组织体积之间的交叉频率耦合显示了位于刺激频率（130和160 Hz）窄带伽马的簇，这表明了与临床有效脑深部刺激频率相关的固有微调伽玛射线活性。在临床有效脑深部刺激期间，这种潜在的微调伽玛射线活性也可能参与抑制β活性。另一个可能的解释是减弱的β活性允许伽马活性在皮质基底神经节回路中重新出现。无论怎样，保持皮质基底神经节网络内β和伽马活动之间的平衡可以改善按需信息处理，从而减轻运动症状。在全球范围内，帕金森病是继阿尔茨海默病之后第二常见的神经退行性疾病，患者的生活质量明显下降。在过去的几十年中，一些有效的帕金森病治疗和治疗方法得到了广泛的研究和发展（如左旋多巴、番红花胺）。然而，由于药物对帕金森病患者的有效性逐渐降低，通常实施手术干预（例如脑深部刺激）以进一步缓解运动症状并积极调节非运动后遗症。为了最大限度地发挥脑深部刺激的潜力，必须确定可靠的神经病理学生物标志物，以便实施闭环干预，如适应性脑深部刺激。重要的是不要将窄带伽玛振荡与运动开始时发生的与标准运动相关的宽频带伽玛活动混淆，这可能是普通皮层活动的一部分。尽管到目前为止，伽玛振荡在运动中的作用仍需进一步探讨，但脑深部刺激过程中出现的窄带伽玛夹带可能是另一种生物标志物，并决定了适应性脑深部刺激的未来。
文章在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2022年 3 月 3 期发表。